눈물겹도록 치열한 식물의 삶과 죽음에서 자연의 섭리와 지혜를 배우다 식물은 그 존재 가치가 높음에도 불구하고 식물을 아주 좋아하는 사람이 아니면 식물을 잘 모르거나 아예 관심이 없다. 그러나 때로는 식물이 어떻게 자라고 환경에 어떻게 대처하는지 아는 것이 필요할 때가 있다. 치열하고 정교한 식물의 생존 원리를 알고 나면, 알지 못했던 때보다 식물을 더 잘 기르고 보존할 수 있다. 또 살아가는 데 도움을 받을 수 있으며, 세상을 더 깊이 이해할 수 있다. 누구나 한 번쯤은 자연 속에서 풀과 나무를 보며 물은 어떻게 나무 꼭대기까지 올라가는지, 줄기와 뿌리는 왜 반대로 굽어서 자라는지, 꽃은 왜 특정한 시기에만 피는지, 식물은 시간이 흐르는 것을 알고 있는지, 낙엽은 왜 생기는지 그 이유를 궁금해하곤 한다. 또 실내에서 식물을 키우다가 식물이 잘 자라지 않는 이유가 무엇인지, 왜 싱싱하게 보이지 않는지, 잎이 지나치게 노랗게 되는 이유는 무엇인지, 꽃을 왜 피우지 못하는지 그 까닭을 생각해볼 때가 있다. 식물생리학 필독서인『식물의 죽살이』는 식물이 ‘죽고 사는 이야기’를 통해 이 같은 호기심과 의문점을 해결해준다. 식물의 생리적 현상과 기능을 연구하는 식물생리학은 최근 크게 진보하고 있다. 과학 기술의 발전으로 기존의 고정관념을 뒤엎는 식물의 지능과 커뮤니케이션, 감각에 관한 새로운 연구 결과들이 쏟아지고 있기 때문이다. 식물은 동물과 같은 뇌는 없지만 세포 하나하나가 마치 뇌처럼 활동을 해서 어느 쪽이 생존에 유리한지를 판단하고 대응한다. 또 동물이 만들지 않는 화학물질을 만들어 주어진 환경에서 끊임없이 경쟁하고 소통한다. 경쟁하는 식물을 괴롭히는 물질로 영역과 양분을 얻기도 하지만, 초식동물로부터 공격을 받았을 때 동료 식물에 경고작용을 하는 물질을 만들어 위험을 알린다. 잎의 감촉성 반응을 통해 단순히 먼지가 감각모를 건드리는 것과 먹잇감이 움직이는 것을 식별하는 식물도 있다. 종 보존을 위해 과감하게 적과 공생 관계를 맺기도 하며, 감염으로 식물체 전체가 위기에 빠졌을 때는 감염 부위의 주변 세포들이 ‘자살’을 택함으로써 생을 지속시킨다. 이렇게 다양하고 극적인 식물의 생존 전략에서 배울 수 있는 지혜는 결코 적지 않을 것이다. 숲해설가에서 일반 독자까지 식물을 더 깊이 이해하고 싶은 사람들을 위한 책 『식물의 죽살이』는 대학 강단에서 수십 년간 학생들을 가르쳐온 식물학자인 저자가 숲해설가에서 교사, 학생, 일반 독자에 이르기까지 식물을 더 깊이 알고 싶은 사람들이 두루 읽을 수 있도록 식물의 생존 원리를 과학적이지만 지나치게 전문적인 설명이 되지 않도록 쓰려고 노력한 책이다. 1~2장은 기본이 되는 식물세포의 구조에서 시작해서 식물 개체의 구조까지 소개한다. 식물의 생리 기능은 구조와 깊은 연관을 갖고 있기 때문에 구조를 알면 기능을 유추할 수 있다. 3장은 식물의 발생을 생리학적 측면에서 살펴보기 위해 기초 단계부터 설명한다. 4장은 식물에 영향을 주는 무생물적 요소와 생물적 요소를 비교하고 5장에서는 생리적 현상을 일으키는 식물 고유의 분자들을 설명한다. 6장은 광합성 과정과 그 산물을 생물학적으로 연소하는 세포호흡을 다루며 7장에서는 식물이 환경 변화나 자극에 어떻게 반응하고 대처하는지를 보여줌으로써 생존을 위한 식물의 생리적 반응의 필연성을 이해할 수 있게 한다. 8장은 식물이 각종 스트레스에 대해 어떤 대처 방법을 쓰는지를 소개한다. 마지막으로 부록에서는 식물세포 안에서 일어나는 신호전달을 분자 차원에서 설명하고, 세포호흡을 좀 더 깊게 다룬다. 또 생명공학에서 생리학적 지식을 이용하여 어떻게 인간에게 이로운 품종을 만드는지 기술적인 면을 풀어낸다. 전 장에 걸쳐 저자가 그린 일러스트를 포함해 실험 과정과 결과를 담은 사진도 풍부하게 실었다. 책을 펼쳐, 식물이 사는 법을 이해하기 위한 여행을 같이 떠나자.

들어가며 1장, 식물세포 속으로 식물세포 속에는 무엇이 있을까 2장, 식물체는 무엇으로 이루어질까 식물세포는 어떤 기관을 만들까 | 식물은 어떤 조직을 만들까 3장, 발아해서 죽을 때까지_속씨식물을 중심으로 씨는 어떻게 만들어질까 | 씨는 어떻게 퍼질까 | 수정 뒤 어떤 변화가 일어날까 | 정단분열조직은 어떻게 식물의 모듈을 만들까 | 정단분열조직 안의 세포 균형은 어떻게 유지될까 4장, 식물에 영향을 주는 요소 물_물이 없으면 생명도 없다 | 빛_식물의 형태를 정하고 먹을 것을 만든다 | 온도_씨를 깨우고 성장시킨다 | 무기영양_생명체에 꼭 필요한 원소 | 토양_생명이 생겨나고 돌아가는 곳 | 물체에 의한 접촉_건드리면 반응한다 | 병원균과 초식동물_식물에 항체는 없지만 면역반응은 있다 5장, 식물의 생리적 분자들 식물호르몬_식물에도 동물처럼 호르몬이 있다 | 2차 대사물_식물의 적응에 반드시 필요한 물질 | 광수용체_온몸으로 빛을 감지한다 6장, 식물의 대사 식물은 어떻게 에너지와 물질을 얻을까 | 두 가지의 대사경로, 광합성과 광호흡 | 에너지를 얻기 위한 식물의 세포호흡 7장, 반응으로서의 식물 생리와 발달 싹은 어떻게 날까_발아 | 식물세포는 어떻게 길어질까_신장 | 식물은 자극의 방향에 어떻게 반응할까_굴성 | 식물도 잠을 잘까_감성운동 | 빛이 형태를 만들고 성장을 조절한다_광형태형성 | 가지가 나는 것은 차례가 있다_끝눈우성과 곁뿌리 | 식물은 밤과 낮, 계절을 어떻게 알까_피토크롬 | 더우면 땀 대신 수증기_식물의 온도 조절 | 양지식물은 그늘을 싫어하고 지기도 싫어한다_음지회피현상 | 설익은 과일을 익히려면_과일의 성숙 | 잎은 어떻게 늙고 떨어질까_노화와 탈리 | 꽃을 피우려면 협동해야 한다_꽃의 형성 | 식물도 근친결혼은 하지 않는다_자가 불화합 8장, 식물의 스트레스 무생물이 주는 스트레스 | 생물이 주는 스트레스 부록 Ⅰ 식물의 신호전달 | Ⅱ 식물의 세포호흡 | Ⅲ 식물 유전공학 마치며_식물을 왜 배워야 하는가 찾아보기 참고문헌과 그림 출처

(27쪽) 뿌리는 왜 퍼지는 길이보다 짧게 밑으로 자라는 것일까? 뿌리는 잎과 달리 광합성으로 산소를 만들지 않기 때문에 땅속의 통풍 정도, 곧 흙의 구성과 성질에 따라 성장의 양상이 달라진다. 따라서 나무나 관목을 너무 깊이 심으면 안 된다. 나무가 잘 자라지 않거나, 해마다 잎이 작아지거나, 잎의 끝이 마르는 것은 나무를 지나치게 깊이 심은 결과이다. (65~66쪽) 식물이 광합성을 하면 이산화탄소가 필요하기 때문에 잎의 기공을 열어야 하고, 필연적으로 물은 증산을 통해 공기 중으로 나간다. 이산화탄소 분자 한 개가 잎 속으로 들어올 때 물 분자는 400개가 나간다. 곧 식물 뿌리가 흡수한 물의 97퍼센트가 증산을 통해 증발한다. 나머지 3퍼센트는 식물의 성장과 광합성, 다른 대사과정에 쓰인다. (75쪽) 덥고 건조한 날 나무 밑에 들어가면 시원함이 느껴지는데 이는 엄청난 증산이 일어나고 있음을 뜻한다. 증산의 양은 어마어마하다. 16미터 높이의 단풍나무는 한 시간에 220리터의 물을 증산할 수 있다. 온대지방에 있는 숲에서 넓은 잎을 가진 나무들은 하루에 4,047제곱미터 넓이의 구역에서 3만 리터를 증산한다. 평균 크기의 토마토는 자라는 시기에 약 115리터의 물을 증산하고, 옥수수는 210리터를 증산한다. 이 많은 양의 물은 비나 급수를 통해서 공급해야 하는 것이다. (76쪽) 토양에서 뿌리, 줄기, 잎, 대기로 이어지는 물의 연속성은 식물을 땅에서 뽑는다든지 줄기를 잘라버리면 끊어진다. 따라서 식물을 옮길 때 물을 빨리 공급하는 것이 중요하다. 줄기를 자를 때에는 절단한 줄기 끝에서 물을 빨아올리는 힘으로 공기를 흡입하는 음압이 걸리기 때문에 공기가 줄기 속으로 들어가 물관을 막게 된다. 그래서 꽃줄기를 자를 때에는 원하는 길이보다 길게 자른 뒤 물속에 담근 채 길이 조정을 하고 빨리 화병 안에 넣어야 꽃이 시드는 것을 막을 수 있다. (81쪽) 식물은 성질에 따라서 잎의 모양이 다르다. 햇빛을 좋아하는 양지식물(옥수수, 사탕수수, 과수류)은 잎이 두껍고, 잎 앞뒷면의 색이 비슷하다. 그늘을 좋아하는 음지식물(고무나무, 군자란, 행운목)이나 실내에서 키우는 관엽식물은 약한 빛을 많이 흡수하기 위해서 잎이 넓고 잎 앞뒷면의 색이 뚜렷이 다르다. 잎의 앞면은 뒷면보다 엽록소가 많아 색이 더 짙다. (87쪽) 광주기성(photoperiodism)은 식물이 낮과 밤의 길이에 반응하는 생리적인 현상으로 가너(W. W. Garner)와 알라드(A. A. Allard)가 1920년경에 발견했다. 식물의 많은 기능이 광주기의 영향을 받지만, 가장 크게 영향을 받는 것은 개화의 시작이다. 가너와 알라드는 식물이 하루 24시간 중 낮의 길이에 반응한다는 것을 보아 광주기성이라는 명칭을 붙였다. 나중에 밝혀진 일이지만 식물은 낮의 길이가 아니라 밤의 길이를 재는 것으로 판명되었다. 따라서 흔히 부르는 장일식물이나 단일식물이라는 명칭은 엄격히 말해서 단암식물이나 장암식물이라고 해야 맞지만, 편의상 용어를 바꾸지 않고 그대로 쓰고 있다. (99쪽) 무기원소는 잎과 줄기가 땅에 떨어져 썩으면 흙으로 다시 돌아가 자연의 가장 중요한 순환가운데 하나를 완성한다. 잎이 떨어지지 전에 질소, 칼륨, 마그네슘 같은 원소는 단백질, 엽록소 또는 다른 분자의 형태로 식물이 성장하고 있는 부위로 이동한다. 이 때문에 잎이 노화하여 노랗게 변하더라도 정원사들은 한동안 잎을 제거하지 않는다. (120쪽) 에틸렌은 여러 가지 스트레스로 그 생성이 촉진되는데, 아브시스산과 마찬가지로 잎의 탈리, 상처의 아묾, 병에 대한 저항성에 관여한다. 또 억제적 호르몬으로 분류되며 세포예정사와 관련이 있다. 식물에 계속해서 물을 많이 주면 뿌리는 지나친 물의 양에 스트레스를 받아 에틸렌을 생성해서 식물의 밑부분에 있는 잎들이 떨어져 나가고 꼭대기에 있는 잎들만 남는다. (126쪽) 포이즌 아이비(poison ivy), 포이즌 오크(poison oak), 옻나무, 파슬리(parsley), 호그위드(hogweed) 같은 식물에는 피부를 가렵게 하는 물질이 있다. 슈퍼마켓에서 일하는 사람이 파손된 셀러리를 빛이 있는 상태에서 만지면 손에 가려움을 느끼게 된다. 피부를 가렵게 하는 물질은 액포 안에 있어서 세포가 파괴되어야 나올 수 있고 빛에 의해 활성이 생긴다. 살인사건의 추리소설을 좋아하는 사람이라면 마전 나무에서 나오는 스트리크닌(strychnine)과 디기탈리스(digitalis 또는 foxglove) 잎에서 나오는 디기탈린(digitalin)을 잘 알 것이다. 피레트린(pyrethrin), 님(neem), 로테논(rotenone), 니코틴(nicotine)은 천연살충제로 쓰인다. (176~177쪽) 줄기가 빛 쪽으로 자라게 하는 생리적인 현상을 굴광성이라고 부른다. 굴성은 외부 자극에 대한 성장 반응이다. 줄기 위에서 빛을 비추면 줄기의 모든 세포는 동일한 신장률을 가지고 수직으로 성장한다. 그러나 다른 쪽에서 빛을 비추면 줄기는 방향을 바꾼다. 왜냐하면 그늘이 있는 쪽의 세포들이 빛 쪽에 있는 세포들보다 빠르게 자라기 때문이다. 굴광성은 태양을 좋아하는 식물에서 흔히 나타나는 반응이다. 굴광성 식물을 실내 창가에 두면 줄기가 구부러진다. 어떤 종에서는 잎자루도 굴광성을 보일 수 있다. 그늘을 좋아하는 대부분의 식물은 빛에 거의 반응을 보이지 않거나 전혀 나타내지 않는데, 이는 실내 식물을 선택하는 데 중요한 요소가 된다. (186쪽) 빛을 받지 않은 어린 식물은 초록색이 아니라 노란 머리와 흰 줄기를 갖는다. 이는 빛이 없는 상태에서는 엽록소 합성이 이루어지지 않기 때문인데, 우리가 먹는 콩나물은 거적을 씌워 키워서 빛을 받지 못해 색깔이 초록색이 아닌 것이다. (224쪽) 너무 습하지도 않고 너무 건조하지도 않은 온대지방에 사는 식물이 최적의 성장과 발달을 하려면 섭씨 10도 내외의 아주 좁은 온도 범위 안에서 자라야 한다. 이 범위를 벗어나면 벗어난 정도에 따라 식물이 손상을 입게 된다. 성장을 활발히 하는 식물은 45도에서 견딜 수 있으며 심지어 55도 이상에서도 짧은 시간 동안 살 수 있다. 성장을 멈춘 식물이나 건조한 식물(씨, 꽃가루)은 아주 높은 온도에서도 살 수 있다. 어떤 종의 꽃가루는 70도에서 살 수 있고 일부 건조한 씨는 120도에서도 견딜 수 있다. (231쪽) 서양 소나무는 테르페노이드 물질을 수지관에 보관하다가 곤충이 공격하면 수지를 분비하여 해를 주거나 곤충의 입을 막아버린다. 고무장갑의 재료로 흔히 쓰는 라텍스(latex)는 고무식물에서 볼 수 있는데, 식물에 상처가 나면 방출해 곤충을 쫓거나 상처가 난 부위를 보호한다. 라텍스를 분비하는 식물 중 하나인 양귀비는 마약 효과가 있는 모르핀과 코데인 같은 화학물질을 갖고 있다. 박주가리와 협죽도도 라텍스를 분비하는데 그 속에 신경계를 자극하는 독성물질이 있다. (257쪽) 식물은 여러 특징을 갖고 있어서 형질전환을 시키기에 좋다. 식물의 세포나 조직은 배지(培地)에서 쉽게 키울 수 있고, DNA를 식물세포 안으로 쉽게 넣을 수 있으며, 적절한 성장 호르몬의 조합을 이용해 성체를 만들 수도 있다. 이 마지막 특징은 동물세포가 갖고 있지 않은 전능성이라고 할 수 있다.